就在王耀武時而西，時而東，拉著總預備隊大遊行的時候，解放軍以勇猛不可阻擋之勢，掃清了外圍據點，從四麵八方完成了對濟南城的包圍之勢。到18日黃昏，西兵團三縱已奪取了琵琶山、玉皇山、簸箕山等陣地，並以猛烈炮火炸毀了飛機場跑道，控製了飛機場，這使蔣軍整七十四師僅空運7個連中斷。十縱攻占了緊鄰飛機場的楊家莊、大劉家莊、大飲馬莊等以北地區，繼續向縱深發展。魯中南縱隊繼續前進，占領了津浦線上的黨家莊及其東北嶽兩莊。預備隊十三縱也從東南攻占了石方峪、康而莊。至此，西線兵團已全部占領了飛機場，徹底堵死了蔣軍空援，並控製了商埠以西地區。東線兵團九縱已攻下東南馬家莊、燕翅山、平頂山一帶陣地，前鋒直逼濟南外城城下。
吳化文率部起義
當濟南外圍攻擊開始後，對吳化文的爭取工作也更加緊進行。中共濟南市委考慮到戰役打響後，情況複雜，出入市區困難，便於9月13日找到在吳部作內部工作的人員，作最後一次全麵布置，通報解放軍的攻城時間，要求作內部工作的人員掌握好電台，15日三次通報，16日全天通報，萬一電台聯絡不上，可機動掌握，特別強調做好吳化文工作，提出四點具體要求：1.要防止最後5分鍾動搖，不管形勢怎樣變化，都不放棄對吳化文的爭取工作。2.爭取在15日轉移好吳的家眷。3.戰役打響後，如果吳表現出觀望態度，應予揭露教育，向吳講明，觀望易造成誤會，遭受打擊。要求吳化文的部隊同解放軍前哨部隊接觸時，即下令撤出陣地，先撤至師部附近，再轉入商埠，並主動派人接洽，不使發展成為戰鬥行動。最低要求是撤離陣地，如能扣留整二師團以上軍官，占領飛機場更好。4.注意吳的安全，不讓他再參加王耀武召開的任何會議，防止遭到扣留或暗殺。15日，內部工作人員向吳化文轉達了以上的指示和要求，並敦促吳從徐州接回父母，解除後顧之憂。16日上午，又將吳化文的家眷從城內搬到商埠的亞西大樓，聯絡電台也移至此處。16日這天，王耀武曾連續八次打電話找吳化文，要他到綏區開會，在內部工作人員事先周密布置下，讓林世英將吳灌醉睡倒，控製了電話，並以“吳軍長已到前方視察陣地”為由回複了王耀武，還以吳化文的名義讓副師長楊團一替吳化文去綏區參加會議。
9月16日，濟南戰役打響，爭取吳部起義工作也進入關鍵時刻。從16到18日，吳化文為避開解放軍進攻鋒芒，曾在起義問題上做出一些實際姿態和行動。16日，向解放軍進攻部隊發一電稱：“請16日開始由外向內攻迫，17日解決問題。”17日拂曉，吳化文通過電台，主動向解放軍提供了晏子風率6個團增援長清的重要情報，使及時殲滅了該敵。就在這一天，吳化文將起義意圖透露給他的一五五旅旅長楊友柏和一六一旅旅長趙廣興，並密商起義的準備工作。正當爭取工作順利進行之際，不料17日下午，吳化文突然接到南京一位親屬的電報，得悉“國防部已決定派兵援濟”的消息，對起義又有動搖，重新采取消極拖延、靜觀發展的態度。17日夜，解放軍西線攻城部隊在消滅濟南西側的長清、古城一線蔣軍後，先頭部隊迅速接近吳部陣地前沿，為減少誤會，避免衝突，攻城部隊指揮部立即電令吳化文：“迅速後撤集結。”吳接電後複電稱：“本軍一方麵集結，一方麵在19日召集官兵闡明起義宗旨，舉行起義。”接著，吳化文又在這天上午9時，背著內部工作人員單獨去綏區開會，進一步探聽虛實。盡管吳化文在撤離陣地上費盡心機，借口拖延，但解放軍始終不為吳的動揺態度所左右，堅持吳部必須撤離陣地的原則立場。18日下午，當林世勳到解放軍西線指揮部後，宋時輪司令員立即讓林返回，要吳化文派他的參謀長並攜帶電台，由解放軍給吳部確定撤軍路線和集結地域。當天下午5時，中共濟南市委電台轉發山東兵團首長令吳部撤兵集結的電報，指出：“請貴軍將團以上的駐地告我，我軍到達後即將陣地轉交我軍，貴軍主力即退入火車站以北紮營，另一部控製緯10路以西地區，準備接應我軍進入市區。並設法打通與洛口橋之聯係。”此電文因電碼搞錯，對方未能譯出。18日晚10時，中共濟南市委又用明碼重發一遍，仍令吳化文撤軍集結，吳仍然置之不理。